工程地质勘察过程中的地基均匀性评价问题探析

燕志恒

（宁夏建筑科学研究院有限公司，宁夏银川750021）

0 引言

地基的均匀性评价是岩土工程勘察中非常重要的一项内容，且《岩土工程勘察规范》（GB 50021-20012）（以下简称勘察规范）和《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2002）（以下简称地基规范）对地基的均匀性有明确的规定，但两规范均没有具体的评价标准和准则，岩土工程师在对地基的均匀性进行评价时也显得无从下手，不知从何处着手，作者多年从事岩土工程勘察报告的审查，试图从定性及定量角度对地基的均匀性提出一些方法。

1 评价范围及评价内容

1.1 评价范围

对天然地基的均匀性评价时应首先确定其评价的平面范围和深度范围，天然地基的均匀性评价平面范围与抗震场地评价范围既有相似而又有较大的差异，抗震的建筑场地评价多以自然村或某一街区为单位进行考虑，而建筑地基的均匀性评价时多以建筑物水平投影面积范围为标准， 也即通常以建筑物角点包络线所占的面积为评价范围；但地基均匀性的评价深度范围与抗震覆盖层厚度评价具有明显不同的概念，必须有明确的定性概念，假若它的评价范围与抗震覆盖层厚度的评价范围一致，则将造成过大的投资浪费，建筑抗震覆盖层厚度的确定是以地面至地层界面剪切波速大于500/的岩土层顶面距离为准，而地基均匀性评价深度应掌握以下几条原则：

（1）地基主要受力层情况：对于条形基础为基底下3b（b 为基础底面宽度），对于独立基础为基底下1.5b，且评价深度均不小于5m；

（2）压缩层深度范围：对于天然地基浅基础，独立基础或条形基础其压缩层深度按变形比法确定其评价深度：

式中：符号意义可参考“地基规范”。

（3）对大面积基础其评价深度范围按下式确定：

zn＝b（2.5－0.4lnb）

式中：b 为基础宽度且对于大面积基础其评价范围应不小于1 倍基础宽度范围。

（4）对于桩基础按等效实体深基础的底面积按应力比确定评价深度zn即zn处的附加应力σz与土的自重应力σc应符合下式要求：

σz＝0.2σc，σz＝αIp0

式中：αI为附加应力系数，查有关规范确定；p0为等效实体基础底面的平均附加应力。

1.2 基本方面

（1）当地基持力层层面坡度大于10%时，可视为不均匀地基。 此时可加深基础埋深使之超过持力层最低的层面深度，当加深基础不可能时，则可采取垫层等措施加以调整。

（2）地基持力层和第一下卧层在基础宽度方向上，地层厚度的差值小于0.05b（b 为基础宽度）时，可视为均匀地基；当大于0.05b 时，应计算横向倾斜是否满足要求，若不能满足应采取结构或地基处理措施。

（3）地基土的均匀性以压缩层内各土层的压缩模量为评价依据。

2 评价内容

2.1 工程地质单元的划分根据现场调绘情况， 确定场地是否跨越不同的地貌单元，再根据钻孔揭露资料，绘制场地纵横工程地质剖面图，分析评价岩土质的成因，沉积年代，力学性质，分析地基岩土纵横方向上物理力学性质的差异情况，分析建筑物基础平面是否跨越不同的地貌单元和位于同一工程地质单元。

2.2 地基均匀性评价深度的计算根据建筑物的荷载特征， 结合建筑物拟采用的基础型式估算地基岩土的压缩层深度范围，分析评价压缩层范围内的地基岩土的物理力学性质，进而进行地基均匀性的定性及定量评价。

2.3 不均匀地基的评价" 按下列要求对地基的均匀性进行定性及定量评价：

①建筑物基础平面跨越不同的地貌单元，岩土层的工程特性在纵横方向上具明显的差异为不均匀地基。

②建筑物所在场地构造破碎带（非全新活动断裂带）发育或构造引起的节理/裂隙发育导致岩体极为破碎（非风化破碎岩体）为不均匀地基。

③场地内有大面积的软弱粘性土和填土分布，经人工处理过的地基均为不均匀地基。

④根据工程地质剖面图，相邻钻孔的压缩层范围内岩土层界面坡度＞10 度时为不均匀地基。

⑤建筑物平面范围内各钻孔压缩层范围内压缩模量厚度加权平均值的最大值与最小值的比值作为不均匀系数，并结合同一工程地质单元岩土层厚度的统计变异系数进行分析评价。

⑥地基主要受力层范围内的岩土层在基础宽度方向上存在厚度明显不同，层厚统计变异系数大于等于0.5，并且相邻钻孔间同一工程地质单元的岩土层厚度差值大于等于0.05b（b 为基础宽度）时，为不均匀地基，即满足下两式要求时为不均匀地基：

式中：H1、H2相邻钻孔同一工程地质单元岩土层厚度，m；b 基础宽度。

⑦在同一钻孔内的地基土压缩层范围内任意相邻两层岩土层的地基土压缩模量比值满足下式要求为不均匀地基：

Es1/Es2＞3

式中：Es1为上层土压缩模量；Es2为下层土压缩模量。

⑧对于桩基础其桩底高差大于等于下式计算结果时应判定为不均匀地基：

ΔH=Dtanα

式中：D 为桩径；α 为相邻桩底中点连线与水平线的夹角。

3 特殊性岩土

3.1 湿陷性土

（1）勘探点的间距应按规范第4 章的规定取小值。 对湿陷性土分布极不均匀的场地应加密勘探点；

（2）控制性勘探孔深度应穿透湿陷性土层；

（3）应查明湿陷性土的年代、成因、分布和其中的夹层、包含物、胶结物的成分和性质；

（4）湿陷性碎石土和砂土，宜采用动力触探试验和标准贯入试验确定力学特性；

（5）不扰动土试样应在探井中采取；

（6）不扰动土试样除测定一般物理力学性质外，尚应作土的湿陷性和湿化试验；

（7）对不能取得不扰动土试样的湿陷性土，应在探井中采用大体积法测定密度和含水量；

（8）对于厚度超过2m 的湿陷性土，应在不同深度处分别进行浸水载荷试验，并应不受相邻试验的浸水影响。

3.2 红粘土

红粘土地区的岩土工程勘察，应着重查明其状态分布、裂隙发育特征及地基的均匀性。

3.3 软土

（1）软土地区勘察宜采用钻探取样与静力触探结合的手段；

（2）软土取样应采用薄壁取土器，其规格应符合本规范第9 章的要求；

（3）软土原位测试宜采用静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验和螺旋板载荷试验；

（4）软土的力学参数宜采用室内试验、原位测试，结合当地经验确定。

3.4 混合土

（1）混合土的承载力应采用载荷试验、动力触探试验并结合当地经验确定；

（2） 混合土边坡的容许坡度值可根据现场调查和当地经验确定。对重要工程应进行专门试验研究。

3.5 填土

（1）搜集资料，调查地形和地物的变迁，填土的来源、堆积年限和堆积方式。

（2）当建筑物相邻高低层荷载相差较大时，应分析其变形差异和相互影响；当地面有大面积堆载时，应分析对相邻建筑物的不利影响。

（3）地基沉降计算可采用分层总和法或土的应力历史法，并应根据当地经验进行修正，必要时，应考虑软土的次固结效应。

（4）提出基础形式和持力层的建议；对于上为硬层，下为软土的双层土地基应进行下卧层验算。

3.6 多年冻土

含有固态水，且冻结状态持续二年或二年以上的土，应判定为多年冻土。 根据融化下沉系数δ0的大小，多年冻土可分为不融沉、弱融沉、融沉、强融沉和融陷五级，并应符合下表的规定。

3.7 膨胀土

（1）勘探点宜结合地貌单元和微地貌形态布置；其数量应比非膨胀岩土地区适当增加，其中采取试样的勘探点不应少于全部勘探点的1/2；

（2）勘探孔的深度，除应满足基础埋深和附加应力的影响深度外，尚应超过大气影响深度；控制性勘探孔不应小于8m，一般性勘探孔不应小于5m；有软弱夹层及层状膨胀岩土应按最不利的滑动面验算；具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。

3.8 盐渍岩土

（1）岩土中含盐类型、含盐量及主要含盐矿物对岩土工程特性的影响；

（2）岩土的溶陷性、盐胀性、腐蚀性和场地工程建设的适宜性；

（3）盐渍土地基的承载力宜采用载荷试验确定，当采用其他原位测试方法时，应与载荷试验结果进行对比；

（4）确定盐渍岩地基的承载力时，应考虑盐渍岩的水溶性影响；

（5）盐渍岩边坡的坡度宜比非盐渍岩的软质岩石边坡适当放缓，对软弱夹层、破碎带应部分或全部加以防护；

（6）盐渍岩土对建筑材料的腐蚀性评价应按规范第12 章执行。

3.9 风化岩和残积土

（1）勘探点间距应取本规范第4 章规定的小值；

（2）应有一定数量的探井；

（3）宜在探井中或用双重管、三重管采取试样，每一风化带不应少于3 组；

（4）宜采用原位测试与室内试验相结合，原位测试可采用圆锥动力触探、标准贯入试验、波速测试和载荷试验；

（5）室内试验除应按本规范第11 章的规定执行外，对相当于极软岩和极破碎的岩体，可按土工试验要求进行，对残积土，必要时应进行湿陷性和湿化试验。

3.10 污染土

由于致污物质侵入改变了物理力学性状的土， 应判定为污染土。污染土的定名可在原分类名称前冠以“污染”二字。污染土场地包括可能受污染的拟建场地、受污染的拟建场地和受污染的已建场地三类。

4 结束语

总之，工程地质评价工作应在建筑工程兴建之前完成，它是工程建设的基础，没有这一步一切工程建设均将成为空中楼阁。

［1］唐贤强,谢瑛.地基工程原位测试技术[M].北京：中国铁道出版社,1996.

［2］熊传祥,周建安,龚晓南,等.软土结构性试验研究[J].工业建筑,2002（03）.